梅山猪和二花脸猪乳头数变异的遗传机制:OLFML2A 基因通过影响乳腺基板形成的研究

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:animal 4

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  为探究猪乳头数(TNT)遗传基础,研究人员对 1119 头猪进行全基因组重测序,结合 GWAS、荟萃分析等,发现 OLFML2A 基因在乳腺基板中差异表达,其与细胞外基质通路相关,为猪繁殖性状选育提供新标记。

  在生猪养殖领域,母猪乳头数不足导致仔猪断奶前死亡率升高是长期困扰养殖户的难题。目前,瘦肉型商品猪的乳头数选育进展缓慢,而中国太湖流域的梅山猪和二花脸猪却以极高的乳头数(二花脸猪平均达 20 个)成为独特的遗传资源。然而,这两个品种高乳头数的遗传机制一直未被深入解析,现有研究多基于低密度基因芯片和小样本,且缺乏对关键组织 —— 乳腺基板的基因表达分析。乳腺基板作为胚胎期乳头形成的核心结构,其发育过程直接决定乳头数量,因此解析该阶段的分子机制对揭示乳头数变异至关重要。
为填补这一研究空白,南京农业大学的研究团队开展了一项系统性研究,相关成果发表在《animal》。研究聚焦梅山猪和二花脸猪,通过多组学整合分析,首次明确了 OLFML2A 基因在乳头数变异中的关键作用,为猪繁殖性状的遗传改良提供了新方向。

研究人员采用了以下关键技术方法:首先,对 668 头梅山猪和 451 头二花脸猪进行全基因组重测序,并结合 2082 头瘦肉型商品猪及杂交猪的表型数据,构建了大规模样本队列;其次,运用全基因组关联分析(GWAS)、贝叶斯精细定位(Bayesian fine mapping)和荟萃分析(meta-analysis),定位到与乳头数显著相关的数量性状位点(QTL);随后,通过对 26 日龄二花脸猪胚胎乳腺基板的 RNA 测序(RNA-seq),筛选出差异表达基因;最后,结合转录组全关联研究(TWAS)、全表型关联研究(PheWAS)及分子验证实验(荧光原位杂交、免疫组化、RT-qPCR),确认了 OLFML2A 基因的功能。

主要研究结果


1. 遗传参数估计与 GWAS 分析


梅山猪和二花脸猪的乳头数遗传力分别为 0.319±0.065 和 0.430±0.056,表明该性状受中等至高度遗传调控。GWAS 在梅山猪中鉴定出 16 个 QTL,最显著位点位于 SSC1:265 280 011 bp(rs341082796),解释 9.33% 表型变异;二花脸猪中鉴定出 24 个 QTL,最显著位点位于 SSC5:59 038 825 bp(rs793072609),解释 9.27% 表型变异。荟萃分析进一步确认了 SSC1 和 SSC5 的主效 QTL,并在合并群体中发现新 QTL。

2. 贝叶斯精细定位与候选基因筛选


对 SSC1 主效 QTL 精细定位至 264 609 542-266 079 236 bp 区间,包含 18 个蛋白编码基因;SSC5 位点精细定位至 58 228 193-59 198 414 bp,仅含 GRIN2B 基因。结合乳腺基板 RNA-seq 数据,发现仅 OLFML2A 在高乳头数胚胎中显著高表达(FDR=2.66×10-2,log2FC=1.0845),而其他候选基因无差异表达。

3. OLFML2A 的功能验证


分子实验证实 OLFML2A 在乳腺基板中特异性表达 mRNA 和蛋白,其表达水平与乳头数呈正相关。RT-qPCR 显示,高乳头数组的 OLFML2A 表达量显著高于低乳头数组(P=8.30×10-4),且不同窝别间差异表达排除了母猪窝效应。通路富集分析表明,OLFML2A 参与细胞外基质(ECM)和细胞外基质组织通路,可能通过调控上皮 - 基质细胞互作影响乳腺基板发育。

4. 跨群体关联分析与多组学整合


TWAS 显示 OLFML2A 在胎盘的表达与梅山猪乳头数显著相关(FDR=1.31×10-4);PheWAS 证实其与瘦肉型猪乳头数相关(P<0.002)。等位基因频率分析显示,优势等位基因在梅山猪和二花脸猪中频率显著高于其他品种,提示其在人工选择中的作用。

研究结论与意义


本研究通过多组学整合,首次揭示 OLFML2A 基因通过调控乳腺基板发育影响梅山猪和二花脸猪的乳头数变异。该基因在细胞外基质通路中的作用为理解乳头数形成的分子机制提供了新视角,同时为猪分子标记辅助选择(MAS)提供了首个可用于高繁殖力选育的功能性标记。研究结果不仅深化了对猪繁殖性状遗传基础的认识,也为将中国地方猪种的遗传资源优势转化为商业育种优势奠定了基础,对全球生猪产业提升母猪哺育能力、降低仔猪死亡率具有重要意义。未来研究可进一步探索 OLFML2A 的调控网络,为精准育种提供更全面的理论支撑。

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